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第一节
漫反射及具体光源的照明 |
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由Phong
Bui-Tuong提出的光照明模型,用
来近似反射光线引起的亮度随着增大而下降的速率。n取值一般在1到2000之间,决定于反射表面的有关性质。对于理想的反射表面,n就是无穷大。这里选用,是以经验观察为基础的。
对实际物质来说,被镜面反射的入射光的数量是与入射角
有关的。如果将镜面反射光的百分数记为,那么就可以将计算表面亮度的公式修改而得到:
这里可以假定反射光线的方向向量R和指向观察点的向量V都已经正规化,即已经是长度为1的单位向量,于是可以简单地利用向量内积计算余弦值:
。对,通常根据经验选取一个常数来代替,这样公式可写成下面更容易计算的形式:
对于彩色表面,上述各公式也可以应用,只需分别应用于对各颜色分量的计算。例如,选择通常的红、绿、蓝颜色系统,这时上述公式中有关亮度及反射系数等,就要看做是三元向量。通过分别对各颜色分量进行计算,就可以完成对彩色表面的亮度计算。
4.光的衰减
光在传播的过程中,其能量会衰减。光的传播过程分为两个阶段:从光源到物体表面的传播及从物体表面到人眼的传播。光的第一个传播阶段的衰减使物体表面的入射光强度变弱,第二个阶段的衰减使人眼接受到的物体表面的反射光的强度变弱。
光在光源到物体表面的过程中的衰减。在同一光源的照射下,距光源近的物体看起来亮,而距光源较远的物体看起来暗。
衰减比例为光的传输距离平方的倒数,若以衰减函数f(d)来表示衰减的比例,则
其中,d为光的传播距离。
这种变化规律对点光源来说是正确的,但真实的世界中物体并不是以点光源照射的。为了弥补点光源的不足,产生真实感更强的图形,一个有效的衰减函数的取法如下:
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